電能的遠距離傳輸

1、第4章第3講電能的遠距離傳輸 一、為什么要采用高壓輸電一、為什么要采用高壓輸電1.1.電功率損失電功率損失(1)(1)損失的電功率損失的電功率P P，即在輸電線上因發(fā)熱而損耗的，即在輸電線上因發(fā)熱而損耗的電功率與電阻成正比，與電流的二次方成正比電功率與電阻成正比，與電流的二次方成正比. .(2)(2)在輸送電功率不變的前提下，要減少電功率損失，只能采取在輸送電功率不變的前提下，要減少電功率損失，只能采取 導線中電流的方法導線中電流的方法. .I I2 2R R減小減小2.2.電壓損失：電壓損失：在輸送電功率不變的前提下，要減少電壓損失，只在輸送電功率不變的前提下，要減少電壓損失，只能采取能采取

2、輸電電流的方法，或減小輸電線電阻的方法輸電電流的方法，或減小輸電線電阻的方法. .3.3.高壓輸電：高壓輸電：由由P PUIUI知，在保證知，在保證P P不變的情況下，必須不變的情況下，必須輸輸送電壓送電壓U U，才能減小電流，才能減小電流I I. .減小減小提高提高二、高壓交流輸電二、高壓交流輸電1.1.遠距離輸電的基本思路遠距離輸電的基本思路. .如圖所示如圖所示. .在發(fā)電站內用在發(fā)電站內用變壓器升高電壓變壓器升高電壓. .然后進行遠距離輸電，在然后進行遠距離輸電，在用電區(qū)域通過降壓變壓器降壓用電區(qū)域通過降壓變壓器降壓. .升壓升壓2.2.電網(wǎng)電網(wǎng)通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣

3、大用戶連接起來，通過網(wǎng)狀的輸電線、變電站，將許多電廠和廣大用戶連接起來，形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡形成全國性或地區(qū)性的輸電網(wǎng)絡. .3.3.電網(wǎng)送電的優(yōu)點電網(wǎng)送電的優(yōu)點(1)(1)降低一次能源的運輸成本，獲得最大經濟效益降低一次能源的運輸成本，獲得最大經濟效益. .(2)(2)合理地調度電力，使電力的供應更加可靠，質量更高合理地調度電力，使電力的供應更加可靠，質量更高. .三、高壓直流輸電三、高壓直流輸電直流輸電系統(tǒng)只在輸電這個環(huán)節(jié)是直流，發(fā)電和用電環(huán)節(jié)仍是交直流輸電系統(tǒng)只在輸電這個環(huán)節(jié)是直流，發(fā)電和用電環(huán)節(jié)仍是交流；輸電過程中只用兩根導線流；輸電過程中只用兩根導線. . 和和可以實可以實現(xiàn)

4、交流電和直流電的轉換現(xiàn)交流電和直流電的轉換. .整流器整流器 逆變器逆變器一、降低輸電損耗的兩個途徑一、降低輸電損耗的兩個途徑1.1.輸電導線上的功率損失輸電導線上的功率損失(1)(1)損失功率計算：設輸電電流為損失功率計算：設輸電電流為I I，輸電線電阻為，輸電線電阻為R R線線，則輸電線，則輸電線上的功率損失為上的功率損失為P PI I2 2R R線線. .(2)(2)減少輸電線上電壓損失的方法：減少輸電線上電壓損失的方法：減小輸電線的電阻減小輸電線的電阻. .提高輸送電壓提高輸送電壓. .例例1 1遠距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓升高為原來遠距離輸送一定功率的交變電流，若輸電電壓

5、升高為原來的的n n倍，關于輸電線上的電壓損失和功率損失正確的是倍，關于輸電線上的電壓損失和功率損失正確的是( (不考慮電不考慮電抗產生的損失抗產生的損失)()() )答案BC答案BC針對訓練發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為針對訓練發(fā)電廠發(fā)電機的輸出電壓為U U1 1，發(fā)電廠至學校的輸電，發(fā)電廠至學校的輸電線總電阻為線總電阻為R R線線，通過導線的電流為，通過導線的電流為I I，學校輸入電壓為，學校輸入電壓為U U2 2，下列，下列計算輸電線功率損耗的式子中，正確的是計算輸電線功率損耗的式子中，正確的是( () )答案BCD答案BCD二、遠距離輸電及基本關系二、遠距離輸電及基本關系1.1.輸電線路的構

6、成輸電線路的構成由發(fā)電機、升壓變壓器、輸電導線、降壓變壓器、用電器構成由發(fā)電機、升壓變壓器、輸電導線、降壓變壓器、用電器構成. .2.2.遠距離輸電的基本關系遠距離輸電的基本關系( (如圖所示如圖所示) ) 3. 3.特別強調特別強調(1)(1)升壓變壓器副線圈的電壓U U2 2不等于降壓變壓器原線圈的電壓U U3 3，輸電線上的電壓損失U UI I線R R線，輸電線上的功率損耗P P(2)(2)計算輸電線的電阻時，應注意輸電線長度為距離的兩倍. .(3)(3)處理遠距離輸電問題處理遠距離輸電問題. .首先要畫出輸電線路示意圖，并將已知量和待求量寫在電路圖的首先要畫出輸電線路示意圖，并將已知量

7、和待求量寫在電路圖的相應位置；相應位置；其次解題時要抓其次解題時要抓“兩頭兩頭”電源、用電器電源、用電器. .要注意要注意“中間兩條線中間兩條線”輸電線，以輸電線，以變壓器變壓器為界將整個輸電電路劃分為三個獨立的為界將整個輸電電路劃分為三個獨立的回路回路. .以變壓器為聯(lián)系的紐帶將以變壓器為聯(lián)系的紐帶將“兩頭兩頭”與中間與中間“輸電線輸電線”聯(lián)系起聯(lián)系起來，利用能量守恒、變壓比、變流比等規(guī)律進行分析與計算來，利用能量守恒、變壓比、變流比等規(guī)律進行分析與計算. .例例2 2發(fā)電機兩端電壓為發(fā)電機兩端電壓為220 V220 V，輸出功率，輸出功率44 kW44 kW，輸電導線的總，輸電導線的總電阻

8、為電阻為0.2 0.2 ，如果用原、副線圈匝數(shù)之比為，如果用原、副線圈匝數(shù)之比為1 11010的升壓變壓的升壓變壓器升壓，經輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為器升壓，經輸電線后，再用原、副線圈匝數(shù)比為10101 1的降壓變的降壓變壓器降壓供給用戶壓器降壓供給用戶. .(1)(1)畫出全過程的線路示意圖；畫出全過程的線路示意圖；解析解析示意圖如圖所示示意圖如圖所示. .(2)(2)求用戶得到的電壓和功率；求用戶得到的電壓和功率；(3)(3)若不經過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率若不經過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率. .輸電線上的功率損失和電壓損失分別為U損UI2R線200

9、.2 V4 V.所以降壓變壓器原線圈的輸入電壓和電流為U3U2U損2 200 V4 V2 196 V，I3I220 A.降壓變壓器副線圈的輸出電壓和電流為用戶得到的功率為P4U4I4219.6200 W4.392104 W.(3)若不經過變壓而直接送到用戶，求用戶得到的電壓和功率.輸電線路上的電壓損失UIR線2000.2 V40 V.所以用戶得到的電壓U2U1U220 V40 V180 V，用戶得到的功率為PU2I180200 W3.6104 W.輸電線上損耗的問題輸電線上損耗的問題答案ACB、D選項中的U2應為損失的電壓，所以選項B、D是錯誤的.答案AC2.某水電站，用總電阻為2.5 的輸電

10、線輸電給500 km外的用戶，其輸出電功率是3106 kW.現(xiàn)用500 kV電壓輸電，則下列說法正確的是()A.輸電線上輸送的電流大小為2105 AB.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kVC.若改用5 kV電壓輸電，則輸電線上損失的功率為9108 kWD.輸電線上損失的功率為P ，U為輸電電壓，R為輸電線的電阻答案B輸電線上損失的電壓為U損IR61032.5 V1.5104 V15 kV，B項正確；當用5 kV電壓輸電時，輸電線上損失的功率若超過3106 kW，與實際情況相矛盾，故C項錯誤；答案B遠距離高壓輸電的應用3.某小型水電站的電能輸送示意圖如圖所示，發(fā)電機的輸出電壓為200 V，輸

11、電線總電阻為r，升壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n1、n2，降壓變壓器原、副線圈匝數(shù)分別為n3、n4(變壓器均為理想變壓器).要使額定電壓為220 V的用電器正常工作，則()C.升壓變壓器的輸出電壓等于降壓變壓器的輸入電壓D.升壓變壓器的輸出功率大于降壓變壓器的輸入功率答案AD考慮到輸電線上也有電功率的損失，可知D項也正確.答案AD4.4.在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失在遠距離輸電時，要考慮盡量減少輸電線上的功率損失. .有有一個電站，輸送的電功率為一個電站，輸送的電功率為P P500 kW500 kW，當使用，當使用U U5 kV5 kV的電的電壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表壓輸電時，測得安裝在輸電線路起點和終點處的兩只電度表一晝夜示數(shù)相差一晝夜示數(shù)相差4 8004 800度度. .求：求：(1)(1)這時的輸電效率這時的輸電效率和輸電線的總電阻